ما هو المكثف وكيف يعمل؟

ما هو المكثف؟

المكثف هو جهاز قادر على تخزين الطاقة في شكل شحنة كهربائية. مقارنة ببطارية من نفس الحجم ، يمكن للمكثف تخزين كمية أقل بكثير من الطاقة ، أصغر بحوالي 10000 مرة ، ولكنها مفيدة بدرجة كافية للعديد من تصميمات الدوائر.

يتكون المكثف من لوحين معدنيين ، مفصولة بمادة عازلة تسمى العازل. تكون الألواح موصلة وهي مصنوعة عادةً من الألومنيوم أو التنتالوم أو معادن أخرى ، بينما يمكن تصنيع العازل الكهربائي من أي نوع من المواد العازلة مثل الورق أو الزجاج أو السيراميك أو أي شيء يعيق تدفق التيار.

سعة المكثف ، المقاسة بالفاراد ، تتناسب طرديًا مع مساحة سطح الصفيحتين ، وكذلك السماحية ε للعزل الكهربائي ، بينما المسافة الأصغر بين الصفيحتين تكون السعة أكبر. ومع ذلك ، دعونا الآن نلقي نظرة على كيفية عمل المكثف.

كيف يعمل المكثف

أولاً ، يمكننا أن نلاحظ أن المعدن عادةً ما يحتوي على كمية متساوية من الجسيمات الموجبة والسالبة ، مما يعني أنه متعادل كهربائيًا. 

إذا قمنا بتوصيل مصدر طاقة أو بطارية باللوحات المعدنية للمكثف ، فسيحاول تيار أن يتدفق ، أو ستبدأ الإلكترونات من اللوحة المتصلة بالسلك الموجب للبطارية في التحرك إلى اللوحة المتصلة بالرصاص السالب للبطارية البطارية. ومع ذلك ، بسبب العازل بين الألواح ، لن تتمكن الإلكترونات من المرور عبر المكثف ، لذلك ستبدأ في التراكم على اللوحة.

بعد تراكم عدد معين من الإلكترونيات على اللوحة ، لن يكون للبطارية طاقة كافية لدفع أي إلكترونيات جديدة لدخول اللوحة بسبب تنافر تلك الإلكترونيات الموجودة بالفعل.
عند هذه النقطة ، يكون المكثف مشحونًا بالكامل. طورت اللوحة الأولى شحنة سالبة صافية ، بينما طورت اللوحة الثانية شحنة موجبة صافية متساوية ، مما أدى إلى إنشاء مجال كهربائي بقوة جذب بينهما والتي تحمل شحنة المكثف.